基于ARM9的心電診斷系統(tǒng)的設(shè)計

　　該系統(tǒng)測式平臺以AT91SAM9261s為核心，該款ARM9芯片的種種特性保證了整個心電系統(tǒng)工作的可靠性和實時性。

　　系統(tǒng)的總體規(guī)劃設(shè)計如圖1所示，從SD卡內(nèi)讀取心電信號，進行前置處理和特征分析，通過RR間期及QRS波的寬度等進行心電疾病的診斷，如果正常則不進行信息反饋，反之，則給出反饋信息，監(jiān)護人員可以結(jié)合心電疾病情況給出相應(yīng)的處理。

　　2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

　　2.1 軟件測試環(huán)境的建立

　　具體需要完成的工作包括底層驅(qū)動開發(fā)、μC/GUI和FAT文件系統(tǒng)的移植。

　　在IAR Embedded Workhench IDE 5.4開發(fā)環(huán)境下，建立工程，將μC/OS操作系統(tǒng)和μC/GUI移植進來，通過Jlink進行調(diào)試，保證硬件的正常工作，為了順利讀取SD卡中存儲的心電信號，還需要將FAT文件系統(tǒng)移植到工程中。移植過程中，參照AT91SAM9261S的數(shù)據(jù)手冊進行各項參數(shù)配置，首先是系統(tǒng)CPU主頻配置和液晶屏有關(guān)的硬件接口配置，與液晶屏的最高工作頻率相對應(yīng)，這里配置系統(tǒng)工作頻率為174 MHz，還有各項寄存器的設(shè)置，而μC/GUI和FAT文件系統(tǒng)的移植只需要修改相關(guān)參數(shù)。這樣的界面方便了心電信號各項波形和結(jié)果的顯示。

　　2.2 心電信號處理與分析

　 本設(shè)計采用MIT-BIH心電數(shù)據(jù)庫的心電信號，在讀取dat文件后，按照其存儲格式進行解析和降采樣，可以得到原始的心電信號，接下來對其進行處理和分析。

　　2.2.1 前置處理

　　心電信號的頻率在O.05～100 Hz之間，常含有的噪聲有：60 Hz工頻干擾及其各次諧波，由于呼吸運動和電極運動等所產(chǎn)生的干擾和肌肉收縮所產(chǎn)生的肌電噪聲。所以必須要把這些干擾因素濾除，才能得到正常的心電波形，考慮到QRS波群的中心頻率在17Hz附近且?guī)捈s為10 Hz，故采用了低通濾波、高通濾波及梳狀濾波器。

　　考慮到AT91SAM9261S的數(shù)字運算能力和系統(tǒng)的實時性要求，低通濾波和高通濾波采用了簡化的FIR濾波，濾波系數(shù)在Matlab環(huán)境下通過firl函數(shù)獲得，實現(xiàn)了0.05 Hz的線性相位高通濾波器和100 Hz的線性相位低通濾波器。這里高通濾波器的系數(shù)為：b=[O.000 0，O.000 2，O.999 2，-O.000 2，O.000 O];a=[1.000]，低通濾波器的系數(shù)為：b=[O.011 1，0.488 9，O.488 9，0.011 1];a=[1.000]。這里設(shè)計的陷波器用到了減法技術(shù)，采用一個全通網(wǎng)絡(luò)減去一個具有相同傳輸延遲和增益的窄帶帶通濾波器的輸出，得到一個具有尖銳陷波特性的陷波器，其原理如圖2所示。

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